烧结基本原理
、烧结
（1）、烧结基本原理
烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的；相反，烧结前的工序中的某些缺陷，在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整，例如适当改变温度，调节升降温时间与速度等而加以纠正。
烧结是粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的熔点温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加。在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得具有所需物理，机械性能的制品或材料。烧结时，除了粉末颗粒联结外，还可能发生致密化，合金化，热处理，联接等作用。人们一般还把金属粉末烧结过程分类为：1、单相粉末（纯金属、古熔体或金属化合物）烧结；2、多相粉末（金属—金属或金属—非金属）固相烧结；3、多相粉末液相烧结；4、熔浸。
通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化：1、颗粒间开始联结；2、颗粒间粘结颈长大；3、孔隙通道的封闭；4、孔隙球化；5、孔隙收缩；6、孔隙粗化。
上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。理论上机理为：1、蒸发凝聚；2、体积扩散；3、表面扩散；4、晶间扩散；5、粘性流动；
6、塑性流动。
(2)、烧结工艺
2-1、烧结的过程
粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段：
低温预烧阶段，在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥 发，压坯内成形剂的分解和排除等。在PORITE 微小铜、铁系轴承中，用R 、
B 、 O(Rapid Burning Off)来代替低温预烧阶段，且铜、铁系产品经过R 、B 、O 后会氧化，但在本体中可以被还原，同时还可以促进烧结。
2、中温升温烧结阶段，在此阶段开始出现再结晶，首先在颗粒内，变形 的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒界 面形成烧结颈。
3、高温保温完成烧结阶段，此阶段是烧结得主要过程，如扩散和流动充 分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使得孔隙尺寸和孔隙总 数均有减少，烧结体密度明显增加
4、冷却阶段：实际的烧结过程，都是连续烧结，所以从烧结温度缓慢冷 却一段时间然后快冷，到出炉量达到室温的过程，也是奥氏体分解和最终组 织逐步形成阶段。
1、
BCF 、YBF 制品一般烧结规范
通常所说的温度，是指最高烧结温度，即保温的温度，一般是绝对熔点
温度的1/2〜4/5温度指数a=0.67〜0.80,其低限略高于再结晶温度，其上限主要从经济及技术上考虑，而且与烧结时间同时选择。
2-2、影响烧结过程的因素：
1、材料的性质，包括各种界面能与自由能：扩散系数；粘性系数；临界剪
切应力，蒸气压和蒸发速率，点阵类型与结晶形态；异晶转变新生态等。
2、粉末的性质：包括颗粒大小；颗粒的形状与形貌；颗粒的结构；颗粒的
化学组成。
3、压坯的物理性能：包括压制密度，压制残余应力，颗粒表面氧化膜的变
形或破坏以及压坯孔隙中气体等。
4、烧结工艺参数：包括保温时间，加热及冷却速度，烧结气氛等。
2-3、烧结时压坯的尺寸与密度的变化
在生产中对制品的尺寸与形状精度要求都非常高，因此，在烧结过程中控制压坯的密度和尺寸的变化是一个极为重要的问题。影响烧结零件密度和尺寸变化的因素有：
1、孔隙的收缩与清除：烧结会导致孔隙的收缩与清除，也就是使烧结体体
积减小。
2、包裹的气体：压制成形时，可能在压坯中形成许多封闭的孤立孔隙，加
热压坯量，这些孤立孔隙中的空气会发生膨胀。
3、化学反应：压坯内和烧结气氛中某些化学元素与压坯原料中含有一定量
的氧发生反应，生成气体或挥发或残留在压坯中，使得压坯收缩或胀大。
4、合金化：两种或多种元素粉末间的合金化，一元素溶解于另一元素中形
成固溶体时，基本点阵可能发生胀大或收缩。
5、润滑剂：当金属粉末中混有一定量润滑剂和将其压制成压坯时，在一定
的温度下，混入的润滑剂被烧除使压坯产生收缩，可是若分解产生的气
体物质不能到达烧结体表面时，则可能引起压坯胀大。
6、压制方向：在烧结时，压坯的尺寸变化，在垂直或平行于压制方向上是
不等的，一般说，垂直方向（径向）尺寸变化率较大，平行方向（轴向）尺寸变化率较小。
2-4、烧结前的准备工作
核对烧结制品与烧结温度及网带速度是否合适，检查待烧结的制品，把不合格的压坯剔出，一般情况按工艺图纸的要求来检查，通常检查几何尺寸及偏差制品的单重即压坯的密度和压坯外观是否掉边缺角，分层裂纹，严重拉毛等。
根据压坯的形状和尺寸确定其烧结方式（如站立、平躺以及排料等）。再用气压喷嘴吹出残留在制品表面的粉尘。特殊情况还要排高铝板烧结。
2-5、烧结后的整理工作
在烧结完成后首先要对制品进行检查，把烧结不合格的零件剔出。然后按产品的分类浸油并堆放整齐。特殊情况下，产品要放在共摺机（滚桶）中去毛刺和把粘在一起的零件分开。
2-6、烧结炉废次品分析
烧结废次品包括工艺上无法挽救的废品和通过重新处理可以转变为合格
产品的“返烧品”。1、变化与翘曲；2、起泡与裂纹；3、麻点；4、尺寸超
差；
5、过烧与欠烧；
6、氧化与脱膜；
7、金相组织缺陷
（3）烧结炉的基本结构及网带式烧结炉简介
为大量生产质优价廉的粉末冶金产品，烧结时必须严格控制升温速度，烧结的温度与时间，冷却速度与时间，冷却速度及炉内气氛等因素。因此选择合适的烧结炉是粉末冶金生产中重要的一环。
3-1、烧结炉的分类
按加热方式：可分为燃料加热式与电加热式；
按生产方式：可分为间歇式与连续式；
按烧结产品的传送方式连续烧结炉又分为网带式、辊床式、推舟式及步进梁式。
扬州PORITE轴承烧结炉是电加热、连续网带式。
3-2、连续式烧结炉的结构
粉末冶金工艺对烧结炉的结构有如下要求：
1、有密封的炉壳或马弗套的保持炉内的还原气氛，并防止空气进入；
2、有平稳可靠的物料传送机构；
3、有预热带，用以排除压坯内润滑剂及吸附的气体；
4、有足够功率的高温烧结带，使制品有充分的烧结保温过程；
5、有防止氧化和形成最终金相组织的水套冷却带；
6、有调节控制加热速度，烧结温度和保温时间，冷却速度等的装置；
7、有严格的温度控制系统；
8、炉腔截面的温度分布均匀；
9、加热元件需满足烧结温度条件的要求；
10、电炉的开启和关闭，进料和出料时，不发生空气倒流入炉，炉内
不应有水蒸气附着。
粉末冶金烧结电炉一般由预热带、烧结带、冷却带三个部份组成。整个炉体结构纵向通常用马弗套将其贯通连成一个整体，炉管内通以保护气体（如图所示）。烧结炉中三个带的作用如下：
1、预热带：预热粉末压坯与烧除润滑剂；
2、烧结带：以使压坯在规定温度下保温足够长的时间，从而获得
烧结零件所需的物理-机械性能；
3、冷却带：包括预冷带和水套冷却带。以使压坯从高温缓慢冷却到再结晶温度，然后快速冷却以得到产品的最终组织结构。 3-
4、网带式烧结炉简介网带式烧结炉是烧结铁基与铜基制品最常用的烧结炉。网带是用耐热合金制成，一般情况最高烧结温度＜1150℃,网带的宽度和炉膛的尺寸按照产品的大小和多少来选择，网带由传动装置使环状网带在炉膛内作连续的循环运动来达到物料传送的目的。产品可装在铁网中也可直接放在网带上，随网带移动，使压坯进行预热、烧结、冷却最后由出口处出炉。其具体操作过程如《300MM烧结炉操作作业标准》
新近应用的R.B.O.装置，就是用煤气或液化石油气直接燃烧加速脱腊的方法，采用RBO方式可缩短预热带的长度，节省了设备占地面积，而且有利于排出润滑剂蒸汽，大量节约保护气，同时大幅度提高炉子的产量。其具体操作过程如《R.B.O操作程序标准》。
（4）烧结气氛
4-1、烧结气氛的作用
使用烧气氛的目的在于防止烧结制品氧化，控制碳势，排除杂质，净化炉气。
选择制品烧结气氛的原则是：
1、烧结后制品的组分不蜕变。即不氧化不脱碳。
2、能还原粉末颗粒表面氧化膜。
3、对烧结炉的加热元件、传送带、耐火材料腐蚀性小。
4、使用安全。
5、原料丰富，容易制取，成本低廉。
4-2、烧结气氛的种类
烧结气氛可分为还原性、真空及中性（惰性）、氧化性、渗碳性（或脱碳性），氮化性等类型。
1、还原性气氛：这是最普通的烧结气氛。工业使用的有H
2、75%H
2
+25%N
2
（分
解氨），煤气放热型转化气氛和吸热型转化气氛。
2、真空及中性（惰性）气氛：这类烧结气氛多用于原料对气氛有一定的溶解度或气氛可能发生有害的化学反应情况时。真空烧结时，压坯中有有效成份的蒸汽压都必须很低。
3、氧化性气氛：包括空气、氧气或氧气中掺有空气的弱氧化性气氛。适用于烧结那些不活泼金属或以金属氧化物为原料的铁氧体、金属陶瓷等。铁、铜基零件在空气中预氧化烧结也是采用氧化性气氛。
4、氮基气氛：纯氮基气氛不能还原粉末表面氧化薄膜，容易造成烧结制品
的氧化脱碳。因此工业上采用的氮基气氛中常为N >90%；碳氢化合物气
2
体 0.25〜5%； H 25%； CO0.5〜5%。
分解氨气氛：分解氨是由液氨气化在催化剂作用下加热，分解得到的含氢 气75%,氮气25%的混合气。其化学反应为：2NH 3-3H 2+N 2—22千卡 液氨分解工艺流程为：
分解氨具有可燃性与爆炸危险性，当与空气混合时，有爆炸的可能。因此， 使用分解氨气氛时，电炉在送电升温前必须先向炉内通入保护气氛，将炉 内空气完全排除。具体操作过程如《20、40、70 m/Hr 分解炉操作作业标 准》以及《AX 分解炉露点、残氨测定标准》。
液氨瓶 减压气化 --- —► 分解炉 冷却器 净化系统 ------ ^氨分解气
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烧结原理
烧结原理 所谓烧结就是将粉末压坯加热到一定温度（烧结温度）并保持一定的时间（保温时间），然后冷却下来，从而得到所需性能的材料，这种热处理工艺叫做烧结。 烧结使多孔的粉末压坯变为具有一定组织和性能的制品，尽管制品性能与烧结前的许多工艺因素有关，但是在许多情况下，烧结工艺对最终制品组织和性能有着重大的甚至是决定性的影响。 硬质合金的烧结过程是比较复杂的，但是这些基本知识又是必须掌握的。 4.1 烧结过程的分类 烧结过程的分类方法很多，按烧结制品组元的多少可以分为单元系烧结和多元系烧结，如钨、钼条烧结属于单元系烧结，硬质合金绕结则属于多元系烧结。 按烧结时组元中相的状态分为固相烧结和液相烧结，如钨钼的烧结过程中不出现液相，属于固相烧结，硬质合金制品在烧结过程中会出现液相，属于液相烧结。按工艺特征来分，可分为氢气烧结、真空烧结、活化烧结、热等静压烧结等。许多烧结方法都能用于硬质合金的烧结。此外，还可以依烧结材料的名称来分，如硬质合金烧结，钼顶头烧结。 从学习烧结过程的实质来说，将烧结过程分为固相烧结和液相烧结两大类是比较合理的，但在生产中多按烧结工艺特点来进行分类。 4.2 烧结过程的基本变化 硬质合金压坯经过烧结后，最容易观察到的变化是压块体积收缩变小，强度急剧增大，压块孔隙度一般为50%，而烧结后制品已接近理论密度，其孔隙一般应小于0.2%，压块强度的变化就更大了，烧结前压坯强度低到无法用一般方法来测定，压坯只承受生产过程中转移时所必备的强度，而烧结后制品却能达到满足各种苛刻工作条件所需要的强度值,显然制品强度提高的幅度较之密度的提高要大得多。 制品强度及其他物理机械能的突变说明在烧结过程中压块发生了质的变化。在压制过程中，虽然由于外力的作用能增加粉末体的接触面,而颗粒中表面原子和分子还是杂乱无章的，甚至还存在有内应力，颗粒间的联结力是很弱的，但烧结后颗粒表面接触状态发生了质的变化，这是由于粉末接触表面原子﹑分子进行化学反应，以及扩散、流动、晶粒长大等物理化学变化，使颗粒间接触紧密，内应力消除，制品形成了一个强的整体，从而使其性能大大提高。 4.3 烧结过程的基本阶段 硬质合金烧结过程可以分为四个基本阶段： １．脱除成形剂及预烧阶段，在这个阶段烧结体发生如下变化： 1）成型剂的脱除，烧结初期随着温度的升高，成型剂逐渐分解或汽化，排除出烧结体，与此同时，成型剂
烧结基本原理
一、烧结 （1）、烧结基本原理 烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终产品的性能起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的；相反，烧结前的工序中的某些缺陷，在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整，例如适当改变温度，调节升降温时间与速度等而加以纠正。 烧结是粉末或粉末压坯，加热到低于其中基本成分的熔点温度，然后以一定的方法和速度冷却到室温的过程。烧结的结果是粉末颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加。在烧结过程中发生一系列物理和化学的变化，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得具有所需物理，机械性能的制品或材料。烧结时，除了粉末颗粒联结外，还可能发生致密化，合金化，热处理，联接等作用。人们一般还把金属粉末烧结过程分类为：1、单相粉末（纯金属、古熔体或金属化合物）烧结；2、多相粉末（金属—金属或金属—非金属）固相烧结；3、多相粉末液相烧结；4、熔浸。 通常在目前PORITE微小轴承所接触的和需要了解的为前三类烧结。通常在烧结过程中粉末颗粒常发生有以下几个阶段的变化：1、颗粒间开始联结； 2、颗粒间粘结颈长大； 3、孔隙通道的封闭； 4、孔隙球化； 5、孔隙收缩； 6、孔隙粗化。 上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。理论上机理为：1、蒸发凝聚；2、体积扩散；3、表面扩散；4、晶间扩散；5、粘性流动；6、塑性流动。
（2）、烧结工艺 2-1、烧结的过程 粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段： 1、低温预烧阶段，在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。在PORITE微小铜、铁系轴承中，用R、B、O（Rapid Burning Off）来代替低温预烧阶段，且铜、铁系产品经过R、B、O 后会氧化，但在本体中可以被还原，同时还可以促进烧结。 2、中温升温烧结阶段，在此阶段开始出现再结晶，首先在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒界面形成烧结颈。 3、高温保温完成烧结阶段，此阶段是烧结得主要过程，如扩散和流动充分地进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使得孔隙尺寸和孔隙总数均有减少，烧结体密度明显增加 4、冷却阶段：实际的烧结过程，都是连续烧结，所以从烧结温度缓慢冷却一段时间然后快冷，到出炉量达到室温的过程，也是奥氏体分解和最终组
烧结过程的理论基础
烧结过程的理论基础 烧结就是将矿粉、熔剂和燃料，按一定比例进行配加，均匀的混合，借助燃料燃烧产生的高温，部分原料熔化或软化，发生一系列物理、化学反应，并形成一定量的液相，在冷却时相互粘结成块的过程。 一、烧结过程的基本原理 近代烧结生产是一种抽风烧结过程，将矿粉、燃料、熔剂等配以适量的水分，铺在烧结机的炉篦上，点火后用一定负压抽风，使烧结过程自上而下进行。通过大量的实验对正在烧结过程的台车进行断面分析，发现沿料层高度由上向下有五个带，分别为烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带和过湿带。 当前国内外广泛采用带式抽风烧结，代表性的生产工艺流程如图3—1所示。 1、烧结五带的特征 （1）烧结矿带 在点燃后的烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料熔融成液相，随着高负压抽风作用和燃烧层的下移，导致冷空气从烧结矿带通过，物料温度逐渐降低，熔融的液相被冷却凝固成网孔状的固体，这就是烧结矿带。 此带主要反应是液相凝结、矿物析晶、预热空气，此带表层强度较差，一般是返矿的主要来源。
（2）燃烧带 该带温度可达1350〜1600度，此处混合料软化、熔融及液相 生成，发生异常复杂的物理化学变化。该层厚度为15〜50mm 。此 配 料 -次混合 精矿富矿粉 石灰石白云石 碎焦无烟煤 髙炉灰轧钢皮 (-) (+) 3 〜0mm 筛分 破碎 空气
排岀 废气 图3-1 烧结生产一般工艺流程图 带对烧结产量及质量影响很大。该带过宽会影响料层透气性，导 致产量低。该带过窄，烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不 好，导致烧结矿强度低。燃烧带宽窄主要受物料特性、燃料粒度 及抽风量的影响。 （3）预热带 该带主要使下部料层加热到燃料的着火温度。一般温度为 400〜800 度。 该带主要反应是烧结料中的结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分 冷却 （热烧结矿） 冷饶结矿
烧结原理及配料计算
HEBEISHENGBAOZHIGUANCO.,LTD.SBW 烧结原理及配料计算 一、烧结原理 1. 什么是烧结 烧结是将准备好的含铁原料、燃料、溶剂料，经混匀制粒，布到台车上，随后在料面点火，点火的同时开始抽风，此时台车炉蓖下形成一定负压，空气则自上而下通过烧结料层进入下面的风箱。随着料层表面燃料的燃烧，燃烧带自上而下逐渐向下部料层迁移，当燃烧带到达炉蓖时，烧结过程即告终止。 2. 烧结过程的五个带 点火后，从上往下依次出现烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带、过湿带。这些反映层随着烧结过程的发展而逐渐下移，在到达炉蓖后才依次消失，最后只剩烧结矿层。 ①烧结矿带：在烧结料中燃料燃烧放出大量热量的作用下，混合料中的脉石和部分铁矿物熔化造渣，因而出现熔化液相，随着燃烧层的下移及冷空气的通过，物料温度逐渐下降，熔化液相被冷却凝固成多孔结构的烧结矿。高温熔体在凝固过程中进行结晶析出新矿物。烧结矿层透气性较混合料好，因此，烧结矿层的逐渐增厚使整个料层的透气性变好，真空度变低这层的主要变化是：高温熔融物凝固成烧结矿，伴随着结晶和析出新矿物，同时，抽入的冷空气被顶热，烧结矿被冷却，与空气接触的低价氧化物可能再被氧化。 ②燃烧带：又称高温带，该层燃料激烈的燃烧，生产大量的热量，使烧结料层温度升高，部分烧结料熔化成液态熔体。燃烧层温度一般为1300—1500℃，该层厚度主要取决于烧结料的物理化学特性，由于熔融物液相对空气穿透阻力很大，所以为强化烧结过程，尽量减薄该层厚度。 烧结带是烧结过程中温度最高的区域，这里除炭的燃烧、部分烧
结料融化外，还伴随着碳酸盐的分解，硫酸盐的分解、硫化物和磁化矿的氧化，部分赤铁矿的热分解、还原等。总之，这一带的物理化学变化异常复杂。 ③预热带：空气通过燃烧带参加反映后，即携带一部分热量进入下部为预热带。预热带厚度较薄，与燃烧带紧密相连，温度一般为400℃—800℃，在预热带，烧结料中的结晶水分解，部分碳酸盐，硫酸盐也开始分解，磁铁矿局部被氧化及组分间的固相反应等。 ④干燥带：从预热带进入下层烧结料的热废气，迅速将物料加热到1000℃以上，因此，烧结料中水分激烈蒸发，这一区域称为干燥带。在实际烧结过程中预热带和干燥带很难截然分开，因此，有时候统称干燥预热带，干燥带很薄，但由于水分激烈蒸发，成球性差的物料团粒易被破坏，使整个料层透气性变差。 ⑤过温带:从烧结开始，通过料层的气体含水量就开始增加，这是因为点火后部分烧结料所蒸发的水汽进入气流中，当下部烧结料温度低于露点温度需（60℃—65℃）时，气流中的水汽冷凝。因此，这部分的烧结料含水量就超过了原始水分而出现了过湿现象。所以这一区域称为过湿带，它位于干燥层之下。由于水汽冷凝，使料层的透气性恶化，对烧结过程产生很大影响。 3. 烧结矿形成的过程①②③④⑤⑥⑦⑧ ①燃料的燃烧和热交换 燃料固体炭的燃烧属于多相反应，其形成为固体+气体⑴=气体⑵+Q。燃烧反应的结果是固体炭消失而形成气体并发出热量。其反应过程可分为下列五个连续的步骤： a. 气体⑴分子扩散到固体表面。 b. 气体⑴分子被固体炭表面吸附。 C. 被吸附的气体⑴和炭发生反应，形成中间产物。 d. 中间产物断裂，形成反应产物气体⑵，但仍被吸附在固体
烧结工艺的目的和原理
烧结工艺的目的和原理 烧结工艺是一种制备陶瓷、金属、合金等材料的工艺方法，其主要目 的是将粉末材料在高温下加热，使其粒子之间产生相互结合和颗粒增大， 从而形成致密的固体材料。通过烧结，可以改善材料的力学性能和化学稳 定性，提高材料的密度、硬度、强度和导电性等性能，并增加其使用寿命 和可靠性。 1.粒子结合：烧结过程中，粉末颗粒间通过热作用力和压缩力相互结合，形成颗粒间的连接。该连接可以是颗粒间的摩擦力和间隙力，也可以 是颗粒间的化学键和晶格力。当温度升高时，形成颗粒结合的力逐渐增强，使得粉末材料的孔隙度减小，粒径增大，颗粒之间的接触面积增大，从而 提高材料的强度和致密度。 2.晶粒生长：烧结过程中，晶体表面的原子或分子在高温下扩散，并 产生结晶生长。这种晶粒生长包括晶核生成、晶体生长和晶界融合等过程。随着温度的升高，晶粒生长速度加快，晶粒尺寸增大，从而使材料的晶界 面积减少，晶格结构更加密集，提高材料的力学性能。 3.成分调整：烧结过程中，材料的成分会发生改变。例如，由于一些 元素会在高温下发生氧化、还原和挥发等反应，材料的成分可能发生偏离，从而改变材料的性能。通过调整烧结条件，可以控制材料的成分，以获得 所需的性能和化学稳定性。 4.特殊效应：在烧结工艺中，还存在一些特殊的效应，如颗粒饱满、 表面收缩、孔隙扩散等。这些效应通过烧结过程中的物理和化学变化，导 致材料的结构和性能发生变化。根据材料的需求，可以通过调整烧结条件 来控制这些效应，以实现所需的材料性能。
总的来说，烧结工艺的目的是通过高温加热粉末材料，使其粒子间相互结合和颗粒增大，形成致密的固体材料；其原理主要包括粒子结合、晶粒生长、成分调整和特殊效应等。通过控制烧结条件和方法，可以实现对材料性能的调控和优化，满足不同领域的应用需求。
烧结理论知识培训课件
烧结理论知识培训课件 烧结是一种重要的金属加工工艺，它指的是将细小的金属粉末通过高温压制和烧结过程将其转化为具有一定强度和形状的金属零件。烧结技术在航空航天、汽车、电子、化工等领域有着重要的应用。因此，为了满足市场需求和提高企业竞争力，我们需要深入了解烧结理论知识。 一、烧结的基本原理与步骤 烧结的基本原理是通过高温和压力将细小的金属粉末烧结成一定形状和尺寸的金属零件。其步骤包括： 1.混合：将不同材料的金属粉末按照一定比例混合均匀。 2.成型：将混合均匀的金属粉末按照设计要求进行成型， 如挤压成型、注射成型等。 3.烧结：将成型后的金属粉末在高温环境下进行烧结处理，使其成为整体零件。 4.加工：根据实际需要，对烧结成的零件进行加工或者表 面处理，如车削、磨削、喷涂等。 二、烧结的特点 1.能够制造高强度和高精度的金属零件。 2.可制造各种不规则和复杂的形状。
3.烧结生产工艺简单、流程短，可以提高生产效率和节约 生产成本。 4.可以使用多种不同材料的金属粉末进行混合烧结，获得 具有良好性能的合金材料。 5.在烧结过程中，可以控制粉末的成分和密度，获得不同 的结构和性能。 三、烧结的应用及前景 1.航空航天领域：烧结技术被广泛应用于航空航天领域， 用于制造发动机部件、轮毂轴承、航天器外壳及燃料结构等。 2.汽车领域：烧结技术可以用于制造汽车零件，如制动器、发动机缸体等。 3.电子领域：烧结技术可以制造具有特殊性能的电子元器件，如热敏电阻、电阻器等。 4.医疗领域：烧结技术可以用于制造人体骨骼植入物、假牙、人工关节等医疗器械。 由此可见，烧结技术在未来的制造业中具有重要的应用前景和市场需求。
烧结理论基础备
1、烧结原理概述 烧结是目前国内外钢铁企业最广泛采用的铁原产造块方法。现在各烧结厂使用的烧结机几乎都是下部抽风的带式烧结机。据此，烧结过程可以概括为：将烧结混合料配以适量的水分，经混匀及制粒后铺到烧结机的台车上，烧结料表面点火，在下部风箱强制抽风作用下，料层内燃烧自上而下燃烧并放热，混合料在高温作用下发生一系列物理、化学变化，最终固结成烧结矿。 对烧结过程的解剖研究，抽风烧结过程有明显的分层性。一般自上而下分为五层：烧结矿带、燃烧带、预热干燥带、水分冷凝带及原始料带。烧结点火后，五带依次出现，随时间的推移，各层向下移动，最后各层又依次消失，最后剩下的全部是烧结矿层。 烧结矿带又称成矿带，在烧结矿层中，空气被预热，烧结矿被冷却，表面和裂缝处出现氧化现象。在同燃烧层接近处所生成的液相温度降低冷凝并结晶，使烧结料固结，形成烧结矿。 在燃烧带内，燃料被上部加热的空气氧化燃烧，放出热量，使烧结料加热，温度升高（一般可达1100~1500℃）。从燃料开始着火（焦粉着火温度一般为700℃）到燃烧完毕需要一定时间，燃烧带有一定厚度（15~80mm）。在燃烧带内进行着软熔、还原、氧化以及石灰石和硫化物分解等反应。此带对烧结过程产量及质量影响很大。该带过宽则料层透气性差，导致产量低，过窄则烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，强度低。该带的宽窄受燃烧粒度、抽风量等因素影响。 在干燥预热层中发生水分蒸发，并从燃烧带出来的高温废气中吸收热量，使燃料加热到着火温度。此层内还会出现固相反应、氧化还原反应以及结晶水分解等。此带特点是热交换迅速，由于热交换剧烈，废气温度很快从1000℃下
降到60~70℃。 水分冷凝带又称过湿带，因上层下来的废气中含有大量水汽，由于废气温度降低到与之相应的露点以下，水汽重新凝结于混合中，产生过湿现象。水分冷凝破坏已造好的混合料小球，使料层透气性变差。 原始料带处于料层最下部。在此带中物料的物理、化学性质基本不变。 由此可见，烧结过程是许多物理和化反应过程的总合。其中有：热交换和燃烧；水分蒸发和凝结；氧化和还原；碳酸盐和硫化物分解和挥发；粉料软熔和固结以及气体力学等过程。在某一层中可能进行一种或几种反应，某一反应又可能在几层中发生。烧结过程的理论基础是物理化学（热力学、动力学）、传热学、流体力学及结晶矿物学，即用物理化学的基本原理研究烧结过程中固体燃料的燃烧、水分的蒸发与冷凝、含铁原料及熔剂的分解、氧化及还原规律；用传热学的基本原理来研究烧结过程热量传输规律、料层中温度分布规律及蓄热现象；用流体力学的基本原理研究烧结过程气体运动规律、分析料层的透气性及其对工艺参数的影响；用物理化学及结晶矿物学原理研究烧结过程的固相反应、液相生成与冷凝、烧结矿成矿机理及结构特性。 2、烧结过程中水分的行为与作用 烧结料中的水分主要来源于矿石、熔剂、燃料带入的水、混合料混匀制粒时添加的水、空气中带入的水、燃料中碳氢化合物燃烧时产生的水以及混合料中矿物分解的化合水，多为游离水，唯独褐铁矿中才含有较多的结晶水。 2．1水分的蒸发 混合料中游离水蒸发的条件是气相中水汽的实际分压小于该条件下的饱和蒸汽压。而饱和蒸汽压是随温度升高而升高的，当温度达到100℃进，饱和蒸汽压等于大气压，产生沸腾现象。在烧结过程中，由于废气压力小于大气压，
烧结工艺的目的和原理
烧结工艺的目的和原理 烧结工艺是一种常见的金属粉末冶金加工方法，其目的是将金属粉末 通过高温加热和压力处理，使其形成致密的块状物质。这种工艺可以 用于制造各种零部件和器件，具有广泛的应用价值。 一、烧结工艺的基本原理 1. 金属粉末的选择 在进行烧结工艺之前，需要选择适合该工艺的金属粉末。通常情况下，粉末中的颗粒应该足够细小，并且颗粒大小应该均匀分布。此外，还 需要考虑到金属材料本身的特性以及所需制造出来的产品要求。 2. 压制成型 在进行烧结工艺之前，需要将所选用的金属粉末进行压制成型。这个 过程通常会使用一些特殊设备来完成，如压力机等。在这个过程中， 需要对所选用的压力、温度以及时间等参数进行控制，以确保最终得 到所需形态和尺寸。 3. 烧结处理
经过压制成型之后，金属粉末就可以进行烧结处理了。这个过程需要 将金属粉末放入烧结炉中，进行高温处理，使其形成致密的块状物质。在这个过程中，需要对温度、时间等参数进行控制，以确保最终得到 所需的物理和化学性质。 二、烧结工艺的目的 1. 提高金属材料的密度 通过烧结工艺处理之后，金属材料可以得到更加致密的结构。这是因 为在高温下，金属粉末颗粒之间会发生熔融和再结晶等变化，从而形 成更加紧密的晶粒结构。这样可以提高材料的密度，并且使其具有更 好的强度和韧性等性能。 2. 改善材料的机械性能 通过烧结工艺处理之后，金属材料可以得到更好的机械性能。这是因 为在高温下，金属粉末颗粒之间会发生晶界扩散和再结晶等变化，从 而改善了材料的晶界结构和力学特性。这样可以使其具有更好的强度、韧性、耐腐蚀性等特点。 3. 提高产品制造效率
一、烧结基本原理
一、烧结（1）、烧结基本原理 烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一。烧结对最终产品的性能 起着决定性作用，因为由烧结造成的废品是无法通过以后的工序挽救的；相 反，烧结前的工序中的某些缺陷，在一定的范围内可以通过烧结工艺的调整， 2、 4、熔浸。 上述烧结过程中的种种变化都与物质的运动和迁移密切相关。理论上机理为：1、蒸发凝聚；2、体积扩散；3、表面扩散；4、晶间扩散；5、粘性流动；6、塑性流动。（2）、烧结工艺 2-1、烧结的过程 粉末冶金的烧结过程大致可以分成四个温度阶段：
1、低温预烧阶段，在此阶段主要发生金属的回复及吸附气体和水分的挥发，压坯内成形剂的分解和排除等。在PORITE微小铜、铁系轴承中，用R、B、O（Rapid Burning Off）来代替低温预烧阶段，且铜、铁系产品经过R、B、O后会氧化，但在本体中可以被还原，同时还可以促进烧结。 2、中温升温烧结阶段，在此阶段开始出现再结晶，首先在颗粒内，变形的晶粒得以恢复，改组为新晶粒，同时颗粒表面氧化物被完全还原，颗粒界面形成烧结颈。 3 4 段。 2-2 1、 2、粉末的性质：包括颗粒大小；颗粒的形状与形貌；颗粒的结构；颗粒的化学组 成。 3、压坯的物理性能：包括压制密度，压制残余应力，颗粒表面氧化膜的变形或破 坏以及压坯孔隙中气体等。 4、烧结工艺参数：包括保温时间，加热及冷却速度，烧结气氛等。
2-3、烧结时压坯的尺寸与密度的变化 在生产中对制品的尺寸与形状精度要求都非常高，因此，在烧结过程中控制压坯的密度和尺寸的变化是一个极为重要的问题。影响烧结零件密度和尺寸变化的因素有： 1、孔隙的收缩与清除：烧结会导致孔隙的收缩与清除，也就是使烧结体 体积减小。 2 3、 4、 5、 6、 2-4、烧结前的准备工作 核对烧结制品与烧结温度及网带速度是否合适，检查待烧结的制品，把不合格的压坯剔出，一般情况按工艺图纸的要求来检查，通常检查几何尺寸及偏差制品的单重即压坯的密度和压坯外观是否掉边缺角，分层裂纹，严重拉毛等。
陶瓷材料的烧结与原理
陶瓷材料的烧结与原理 烧结是陶瓷材料加工的重要工艺之一，通过烧结可以使陶瓷材料的颗粒结合成坚实的整体，提高其物理和化学性能。烧结的原理主要包括粒间结合、扩散和晶粒长大三个方面。 首先是粒间结合。烧结陶瓷材料的第一步是颗粒的接触，在高温下颗粒接触面出现局部融化，形成粒间结合区。当局部融化发生时，一些颗粒间的空隙被完全填满，使得颗粒间距变小。局部熔融的液相材料充当粘结剂，促使颗粒互相结合，形成更加坚固的结构。 其次是扩散。在烧结过程中，颗粒间的物质会发生扩散，使得局部结合区域的颗粒之间更加牢固地结合。扩散过程受温度、时间和颗粒之间的距离等因素的影响。一般来说，扩散速率随着温度的上升而增加，扩散距离也会增加，从而促进了材料的结合。 最后是晶粒长大。在烧结过程中，由于颗粒间的扩散，晶粒之间的材料也发生了重排和扩散。在高温下，晶粒会长大，晶界会消失或减少，从而提高陶瓷材料的致密性和力学性能。晶粒长大的速率受到烧结温度、时间和材料颗粒的尺寸等因素的影响。 除了上述原理外，烧结还受到其他因素的影响，例如： 1.烧结温度：烧结温度决定了材料的烧结速率和晶粒长大速率。温度过高可能导致结构破坏或晶粒过大，温度过低则会导致烧结不完全。 2.烧结时间：烧结时间决定了物质的扩散程度和晶粒的长大程度。时间过短会导致烧结不完全，时间过长则会导致结构破坏。
3.烧结气氛：烧结过程中的气氛对于陶瓷材料的烧结也有一定影响，不同的气氛可以影响材料的结构和性能。 4.材料的物理和化学性质：材料的物理和化学性质直接影响烧结的过程和结果。例如，不同成分的材料具有不同的烧结性质。 总之，烧结是陶瓷材料加工过程中不可或缺的一环，通过粒间结合、扩散和晶粒长大等原理，可以实现颗粒间的结合，提高陶瓷材料的致密性和力学性能。同时，烧结过程中的温度、时间、气氛等因素，以及材料的物理和化学性质，也对烧结的效果产生一定的影响。以上就是关于陶瓷材料烧结与原理的简要介绍。
一烧结基本原理
一烧结基本原理 烧结是一种将粉末状物质通过加热处理，使其颗粒间发生结合，形成 致密坚固固体的加工工艺。烧结的基本原理是利用粉末颗粒间的表面扩散 和粘结现象。 粉末颗粒间的表面扩散是指在高温下，粉末颗粒表面的原子或离子因 能量梯度而发生位移，从而扩散到颗粒表面。在颗粒接触面上，颗粒表面 扩散相遇时，就会发生粒间结合。而粘结是颗粒间相互吸附，并形成新的 键合力。 烧结的主要工艺分为两个阶段：初级焙烧和二次烧结。 初级焙烧是将粉末颗粒在升温的重力作用下接触、聚结和烧结的过程。通过初级焙烧可以使粉末颗粒间的结合力增强，颗粒之间的间隙减小，从 而增加烧结体的密实性。在初级焙烧过程中，粉末颗粒表面的扩散使颗粒 间形成颗粒接触，再通过粘结力增强颗粒间的粘结，并最终使粉末颗粒相 互结合成为一体。 二次烧结是在初级焙烧的基础上进行的再烧结过程。在初级焙烧中已 形成的颗粒结合体在二次烧结中会继续收缩，使得颗粒之间的间隙进一步 减小，从而提高烧结体的致密性。在二次烧结的过程中，粉末颗粒表面扩 散再次发生，使得原本疏松的颗粒结合体进一步密实与凝结。 烧结的基本原理在于高温下的颗粒表面扩散和粘结，这些现象使粉末 颗粒相互结合成为一体，从而形成坚固致密的烧结体。烧结常用于金属和 陶瓷等材料的加工过程中，可以改善材料的强度、致密性、耐磨性和导热 性等性能。烧结还可以制备各种复杂形状和高精度的工件，广泛应用于航
空航天、汽车、机械、电子等领域。同时，烧结也是一种高效的资源利用方式，可以回收再利用废弃粉末，减少资源浪费。 总之，烧结的基本原理是利用粉末颗粒间的表面扩散和粘结现象，在高温下使粉末颗粒相互结合成为一体，从而形成致密坚固的固体。烧结是一种重要的材料制备工艺，具有广泛的应用前景和重要的经济意义。
烧结法的原理和基本流程
烧结法的原理和基本流程 第一节烧结法的原理 随着矿石铝硅比的降低，拜耳法生产氧化铝的经济效果明显恶化。对于铝硅比低于7的矿石，单纯的拜耳法就不适用了。处理铝硅比在4以下的矿石，碱石灰烧结法几乎是唯一得到实际应用的方法。在处理SiO2含量更高的其它炼铝原料时，如霞石、绢云母以及正长石时，它也得到应用，可以同时制取氧化铝、钾肥和水泥等产品，实现了原料的综合利用。据报导，国外以霞石为原料的烧结法企业，由于原料综合利用，实现了无废料生产，氧化铝的生产成本反而最低。在我国已经查明的铝矿资源中，高硅铝土矿占有很大的数量，因而烧结法对于我国氧化铝工业具有很重要的意义。我国第一座氧化铝厂——山东铝厂就是采用碱石灰烧结法生产的。它在改进和发展碱石灰烧结法方面作出了许多贡献，其Al2O3的总回收率，碱耗等指标都居于世界先进水平。 法国人勒·萨特里在1858年提出了碳酸钠烧结法，即用碳酸钠和铝土矿烧结，得到含固体铝酸钠Na2O· Al2O3的烧结产物。这种产物称为熟料或烧结块，将其用稀碱溶液溶出便可以得到铝酸钠溶液。往溶液中通入CO2气体，即可析出氢氧化铝。残留在溶液中的主要是碳酸钠，可以再循环使用。这种方法，原料中的SiO2仍然是以铝硅酸钠的形式转入泥渣，而成品氧化铝质量差，流程复杂，耗热量大，所以拜耳法问世后，此法就被淘汰了。 用碳酸钠和石灰石按一定比例与铝土矿烧结，可以在很大程度上减轻SiO2的危害，使Al2O3和Na2O的损失大大减少。这样就形成了碱石灰烧结法。在处理高硅铝土矿时，它比拜耳法比越。 除了这两种烧结法外，还有单纯用石灰与矿石烧结的石灰烧结法，它比较适用干处理粘土类原料，特别是含有一定可燃成分的煤矸石、页岩等。这时原料中的
烧结原理
烧结机烧结原理 从成球工段送来的生料球，经导料槽分散丁台车上，随着台车的前进。挡料板将料层刮平，保持一定的料层厚度，继而料层进入点火器下方。点火温度为1150 N1300℃。因料球内含有炭分，上层料球很快点着并燃烧，形成12(J0～1300℃的灼烧层。台车离点火器后继续前进，灼烧层也逐渐向下推进。空气从料层表面被吸入，自上而下温度逐渐提高，通过灼烧层并预热下部生料球，最后进入吸风箱，被通风机抽出。这样，料球从表皮到球心，料层从上层到下层不断烧结，如图3－3所示 图3－3烧结机料层焙烧示意图
在烧结过程中，料球进行复杂的物理化学反应。随着可燃质烧尽，烧结的料层又自上而下逐渐冷却。台车行至尾端沿导轨滚动滑落，已烧结并初步冷却的陶粒自动翻落卸出，空台车进入下部导轨又渐渐向传动装置方向移动，开始新的工作循环。由于烧结机环行导轨上的台车紧密排列，形成一个封闭的联动带，从而使陶粒焙烧得以不间断地连续进行。 料球在焙烧过程中，产生部分软化和液相，特别在料球表面液相较多。整个料球进行复杂的固相反应和液相反应，形成晶体矿物和较多的玻璃体。主要的晶体矿物有莫来石(3AI203.2S102)、n—Sioz等。莫来石和玻璃体具有较高的强度，在陶粒表面，以玻璃体为主形成一层坚硬的外壳（厚度0. 5mm左右），使焙烧后的粉煤灰陶粒具有较高的强度。 烧结粉煤灰陶粒内部形成许多细微孔，因而堆积密度小。关于气孔形成的原因，国内外说法不一。但多数认为主要是焙烧时料球内部产生气体而引起的。焙烧时料球内部产生气体的原因大致有以下几种： ①料球内的水分气化，产生水蒸气； ②料球内炭粒燃烧和挥发分产生C02、c0、S03等气体} ③料球内盐类（如碳酸盐、硫酸盐、含水硅酸盐等）分解，产生C02、S03、Hz0等气体； ④料球内由于氧气不足，焙烧时使氧化铁还原成氧化亚铁放出C02等气体。 除了产生气体而形成的气孔外，还有其他一些原因造成气孔。如成球时的机械作用形成部分孔隙，粉煤灰颗粒的玻璃质内原有的部分气iL等。 在产生气体的同时，料球若处于高温可塑状态，则形成封闭气7L，若料球尚未达到可塑状态，则气体溢出，形成开口气孔。通过观察和分析，粉煤灰陶粒内部的开口气孔多于封闭气孔。